Bài tập dài máy điện
1
I. ĐỀ BÀI :
Cho động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc có điện áp U=380/220 V, đấu
Y/ Δ, tần số f1=50 Hz và các thông số kĩ thuật cho ở đưới đây :
Pdm =30KW Cos
ϕ
=0,89
S(%)=2 Tỉ số Mmax/Mđm=2,2
Hiệu suất η = 91 % Tỉ số Mkđ/Mđm=1,4
Ikđ/Iđm= 7 Số đôi cực là p =2
Yêu cầu :
1. Xác định tốc độ quay của Roto. Tìm tần số f2 của dòng điện sinh ra trên
Roto khi động cơ làm việc ở chế độ định mức.
2. Vẽ giản đồ năng lượng – Công suất tác dụng và công suất phản kháng khi
động cơ làm việc ở chế độ động cơ. Tính các thành phần công suất trên
giản đồ năng lượng khi động cơ làm việc ở chế độ định mức . Giả thiết
rằng :
I0=0,4----0,3 Idm khi động cơ có công suất Pdm<0,55 KW
I0=0,3----0,2 Idm khi động cơ có công suất Pdm >=0,55 KW
r1=r’2
x1=x’2
Tổn hao cơ : ΔPcơ=(0,8%-------1,2%)Pdm
Tổn hao phụ:ΔPf = 0,5%Pcơ
3. Vẽ sơ đồ mạch điện thay thế của động cơ và xác đinh các thông số, các
đại lượng trong mạch điện thay thế .(r1, x1, r’2, x’2, rm, xm, I1, I’2, I0 )
4. Viết phương trình và vẽ đồ thị véctơ của động cơ khi máy điện làm việc ở
chế độ động cơ. Giả thiết khi không tải thì hệ số công suất của máy điện
là Cos ϕ=0,1 ⎟ 0,15.
5. Viết biểu thức của đặc tính cơ M=f(s). Vẽ đồ thị đặc tính cơ khi ứng với
các chế độ động cơ, chế độ hãm , chế độ máy phát.(yêu cầu viết chương
trình bằng Matlab hay C).
6. Từ biểu thức đặc tính trên hãy xác đinh bội số mômen cực đại Mmax/Mđb,
và bội số mômen khởi động Mkđ/Mđm. So sánh kết quả tìm được với các
số liệu cho ở bảng.
7. Xây dựng đặc tính cơ M=f(s) theo biểu thức Klox, so sánh đặc tính này
với đặc tính vẽ được ở trên.
8. Xây dựng đặc tính cơ M=f(s) ứng với các giá trị điện áp U1 =70% 80%
90% của Uđm.
9. Xây dựng họ đắc tính M=f(s) ứng với các giá trị tần số điện áp đưa vào
f1 =20, 30 , và 40 Hz.
Bài tập dài máy điện
2
II. BÀI LÀM
1. Xác định vận tốc của roto, tìm tần số của dòng điện Roto khi động cơ làm
việc ở chế độ định mức :
Vận tốc của từ trường quay :
n1= p
f.60 1 = 2
50.60 =1500 (vg/ph)
Từ biểu thức của hệ số trượt :
1
1
n- n
s = .100%
n
=>n=n1(1-s/100)
=>n=1500.(1- 2
100 )
=>n=1470 (vg / ph)
Tần số của dòng điện trên Roto:
f2=s.f1=0,02.50=1 Hz
2.Vẽ giản đồ năng lượng - công suất tác dụng và công suất phản kháng khi máy
điện làm việc ở chế độ động cơ. Tính các thành phần công suất trong giản đồ khi
động cơ làm việc ở chế độ định mức :
¾ Vẽ giản đồ công suất tác dụng của động cơ :
Bài tập dài máy điện
3
Tính toán các đại lượng trên giản đồ :
Công suất vào P1:
2
1P30
P = = = 37,97 (kW)
η91%
Theo các thông số đề bài cho ta tính tổn hao cơ và tổn hao phụ:
ΔPcơ =1% .P2 = 1% .30=0,3 (kW)
ΔPf =0,5%.P2=0,5%.30=0,15 (kW)
Từ giản đồ có công suất cơ Pcơ:
Pcơ =P2+ΔPf + ΔPcơ= 30+0,3+0,15
=>Pcơ =30,45 (kW)
Dòng điện định mức trên Stato I1đm:
I1đm=1dm
11
..
P
mUcosϕ=37,97k
3.220.0,89 = 64,64 (A)
m1 : số pha dây quấn Stato
Công suất điện từ Pđt:
Ta có : Pđt = m1.2
2
I' .2
r'
s
Pcơ = m1.2
2
I' .( 1- s
s). 2
r'
s
⇒Pđt = s1
1
−. Pcơ = 1
10,02−. 30,45 = 31,07 (kW)
Tổn hao đồng trong Roto :
ΔPcu2 = Pđt - Pcơ = 31,07 - 30,45= 0,62 (kW)
Theo đề ra có Pđm=30 kW > 550 W nên :
=>I0=(0,3 ⎟ 0,2).Iđm
=>I0=0,3.Iđm
=>I0=0,3.64,64 = 19,392 (A)
Theo sơ đồ mạch thay thế của động cơ lúc chạy Roto ta có một cách gần
đúng :
I’2=2
0
2
1II −=22
64,64 19,392−= 61,66 (A)
Tính tổn hao đồng Stato :
ΔPcu1 =m1.2
1
I.r1
ΔPcu2 =m2.2
2
I' .r’2
Vì r1=r’2 và pha của Roto và Stato là m1 = m2 = 3 nên :
=> ΔPcu1=ΔPcu2.2
1
'
2
I
()
I= 0,62. 2
64, 64
()
61, 66 =0,68 (kW)
Bài tập dài máy điện
4
Công suất tổn hao trên lõi thép :
ΔPFe = P1 - Pđt -
Δ
Pcu1 = 37,97- 31,07 – 0,68 = 6,22 (kW)
Như vậy ta đã tính đủ các thành phần của công suất tác dụng .
• Giản đồ công suất phản kháng :
Tính toán các đại lượng trong giản đồ :
Công suất phản kháng nhận từ lưới điện :
Q1=m1.U1.I1.Sinϕ = 3.220.64,64. 2
10,89−=19,45 kVAR
Khi động cơ ngắn mạch có s = 1 tương đương với một máy biến áp ngắn
mạch nên ta có :
Ikd=1
n
U
Z => Zn=1
kd
U
I
Mà theo đề ra có :
Ikđ=7.I1đm= 7.64,64 = 452,48 (A)
=> Zn= =
220 0,486
452,48 (
Ω
)
Từ sơ đồ tương đương của máy biến áp khi ngắn mạch có :
Z1=Z2=nZ
2= 0,243 (
Ω
)
Và có tổng trở nhánh từ hoá :
Bài tập dài máy điện
5
Zm=1dm
0
U
I=220
19,392 = 11,345
Ω
Các thành phần điện trở :
r1 = r’2 =
1
cu1
2
1
.
ΔP
mI = 2 =
0,68k 0,054
3.64,64 (
Ω
)
(Hoặc r1 = r’2 =
1
dt
'2
2
.
s.P
mI = 2 =
0,02.31,07k 0,054
3.61,66 ( Ω) )
rm=
1
Fe
2
0
.I
ΔP
m=2
6,22k 5, 51( )
3.19,392 =
Ω
Các thành phần cảm kháng:
x1=x’2=22
11
Z-r =22
0, 243 0,054− = 0,237 (
Ω
)
xm==− 2
m
2
mrZ 22
11, 345 5,51
−
=9,92 (
)
Công suất phản kháng tiêu tán trên Roto và Stato:
q1 = m1.2
1
I.x1=3.64,642.0,237 = 2,971 (kVAR)
q2=m1.2
2
I' .x’2=3.61,662.0,237 = 2,703 (kVAR)
Công suất phản kháng sinh ra từ trường khe hở :
Qm=m. m
2
0x.I =3.19,3922.9,92 = 11,191 (kVAR)
Công suất phản kháng đưa ra ngoài :
Q2=Q1- q1- q2 - Qm=19,45-2,971-2,703-11,191 = 2,585 (kVAR)
Tóm lại ta đã tính được các giá trị trong giản đồ năng lượng của động cơ :
P1 = 37,97 kW
Δ
Pcu1 = 0,68 kW
P2 = 30 kW
Δ
Pcu2 = 0,62 kW
ΔPcơ = 0,3 kW q1 = 2,971 kVAR
ΔPfụ = 0,15 kW q2 = 2,703 kVAR
Pcơ = 30,45 kW Qm = 11,191 kVAR
Pđt = 31,07 kW Q1 = 19,45 kVAR
ΔPFe = 6,22 kW Q2 = 2,585 kVAR